電力 – 問題点と解決策

仕事率とは、一定期間内にどれだけの作業が行われるかを示す指標です。数学的には、仕事率を時間に対する仕事量の比率で表します。

P = 重量/トン

説明:P = 電力(ジュール/秒 = ワット)、W = 仕事(ジュール)、t = 時間間隔(秒)

この式に基づくと、仕事率が大きいほど出力も大きくなると結論づけられます。逆に、仕事率が小さいほど出力も小さくなります。仕事率とは、仕事が行われる速度のことです。

[irp]

電力はスカラー量です。電力のSI単位はジュール/秒です。ジュール/秒はワット(略称W)に相当し、ジェームズ・ワットに敬意を表して名付けられました。電力の英国帝国単位はフィートポンド/秒です。

この単位は実用上小さすぎるため、より大きな単位である馬力(hpと略記)が使用されます。1馬力 = 毎秒550フィートポンド = 764ワット = ¾キロワット。

仕事量は、電力×時間という単位、例えばキロワット時(kWh)で表すこともできます。1kWhは、1キロワットの一定電力で1時間行われた仕事量を指します。

1. 50 kg の人が10 メートルの高さの階段を 2 分で駆け上がります。重力加速度( g) は 10 m/ s 2です。動力を求めます。

既知:

質量(m) = 50 kg

高さ(h)=10メートル

重力加速度(g) = 10 m/ s²

時間間隔( t) = 2分= 2 (60) = 120秒

求む:パワー(P)

解決策:

べき乗の公式:

P = W / トン

P =電力、W =仕事、t =時間

仕事の公式:

W = F s = wh = mgh

W =仕事、F =力、w =重さ、d =変位、h =高さ、m = 質量、g =重力加速度

W = mgh = (50)(10)(10) = 5000ジュール。

P = W / t = 5000 / 120 = 41.7ジュール/秒。

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2. 60 kg の人が 5 メートルの高さの木に 10 秒で登るのに必要な動力を計算します。重力による加速度は 10 m/s 2です。

既知:

質量(m)= 60 kg

高さ(h) = 5メートル

重力加速度(g) = 10 m/ s²

時間間隔(t)=10秒

求む:パワー

解決策:

仕事 :

W = mgh = (60)(10)(5) = 3000ジュール

力 :

P = W / t = 3000 / 10 = 300 ジュール/秒

3. 出力300ワット、周期5分で5回転する回転式コメディ。消費エネルギーは…

A. 15 kJ

B. 75 kJ

C. 90 kJ

D. 450 kJ

既知:

電力(P)=300ワット=300ジュール/秒

期間(T)=5分=5(60秒)=300秒

回転数 = 5

求む:ロータリーコメディで使用されるエネルギー

解決策:

電力 – 問題点と解決策

正解はDです。

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